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        用于機(jī)床的夾緊、剎車(chē)和測(cè)量機(jī)構(gòu)

        2016-08-31 05:58:52郭興龍
        制造技術(shù)與機(jī)床 2016年7期
        關(guān)鍵詞:碟形剎車(chē)導(dǎo)軌

        郭興龍

        (齊齊哈爾二機(jī)床(集團(tuán))有限責(zé)任公司,黑龍江 齊齊哈爾 161005)

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        用于機(jī)床的夾緊、剎車(chē)和測(cè)量機(jī)構(gòu)

        郭興龍

        (齊齊哈爾二機(jī)床(集團(tuán))有限責(zé)任公司,黑龍江 齊齊哈爾 161005)

        主要介紹幾種可通用于機(jī)床的夾緊、剎車(chē)和測(cè)量機(jī)構(gòu)。

        碟形彈簧;楔塊;剎車(chē);防墜落;拉刀力

        機(jī)床上有許多機(jī)構(gòu)在各種類(lèi)型機(jī)床中是可以通用的,本文介紹幾種可以通用的機(jī)構(gòu),有夾緊機(jī)構(gòu)、剎車(chē)機(jī)構(gòu)和測(cè)量機(jī)構(gòu)。

        1 夾緊機(jī)構(gòu)

        在機(jī)床移動(dòng)部件與固定部件之間,經(jīng)常要用到夾緊機(jī)構(gòu),用于使移動(dòng)部件固定在行程的某位置上。夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力一般由液壓力、彈簧力或増力機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn),下面對(duì)這幾種機(jī)構(gòu)分別介紹。

        1.1由液壓力實(shí)現(xiàn)夾緊的機(jī)構(gòu)

        1.1.1液壓夾緊/液壓松開(kāi)

        見(jiàn)圖1,該結(jié)構(gòu)為多層油缸疊加形式,液壓力可成倍增加,其夾緊側(cè)油腔通入壓力油后,活塞右移,帶動(dòng)夾緊桿將兩個(gè)夾緊片拉緊在夾緊導(dǎo)軌上,實(shí)現(xiàn)夾緊;松開(kāi)時(shí),另一側(cè)油腔進(jìn)壓力油,推動(dòng)活塞左移,使夾緊片在夾緊導(dǎo)軌上脫開(kāi),則實(shí)現(xiàn)松開(kāi)。

        1.1.2液壓夾緊/自行松開(kāi)

        見(jiàn)圖2,是一種結(jié)構(gòu)緊湊的夾緊形式,是由壓力油將小活塞壓緊在夾緊導(dǎo)軌兩端來(lái)實(shí)現(xiàn)的,松開(kāi)時(shí),將壓力油撤掉,活塞則失去壓力從導(dǎo)軌上松開(kāi)。這種機(jī)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,且可將N個(gè)活塞做成一排一起動(dòng)作,能夠成倍地增大夾緊力,適合具有狹長(zhǎng)空間的夾緊結(jié)構(gòu)。

        1.1.3液壓夾緊/彈性松開(kāi)

        見(jiàn)圖3,夾緊原理與圖1是相同的,只是松開(kāi)時(shí)夾緊片可以靠夾緊體上加工出來(lái)的變形槽自動(dòng)彈開(kāi)。

        1.2由彈簧力實(shí)現(xiàn)夾緊的機(jī)構(gòu)

        1.2.1彈簧夾緊/液壓松開(kāi)

        見(jiàn)圖4,結(jié)構(gòu)與圖1相似,只不過(guò)將夾緊側(cè)油腔改為碟形彈簧組,屬于彈簧夾緊、液壓松開(kāi)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)中碟形彈簧預(yù)先被壓縮,其彈簧力作用在夾緊桿的左端,并將兩個(gè)夾緊片拉緊在夾緊導(dǎo)軌上。松開(kāi)時(shí),液壓油通入右側(cè)的油腔內(nèi),活塞左移并壓縮碟形彈簧,使夾緊片在導(dǎo)軌上松開(kāi)。該機(jī)構(gòu)中的碟形彈簧,通過(guò)單片、雙片或三片的組合疊加方式,可以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)夾緊力的成倍改變。另外,為增大液壓推力,右側(cè)的油缸做成了兩個(gè)串聯(lián)。該機(jī)構(gòu)因可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)失電夾緊,在垂直移動(dòng)部件上,可起到安全保護(hù)的作用。

        1.2.2雙側(cè)彈簧夾緊/液壓松開(kāi)

        見(jiàn)圖5,該夾緊機(jī)構(gòu)與圖4結(jié)構(gòu)相似,碟形彈簧先被預(yù)先壓縮,然后釋放彈簧力壓緊在導(dǎo)軌上,當(dāng)活塞內(nèi)側(cè)通入壓力油時(shí),活塞帶動(dòng)夾緊塊壓縮碟形彈簧,并從導(dǎo)軌上松開(kāi)。該機(jī)構(gòu)同樣可將N個(gè)活塞做成一排一起動(dòng)作,成倍增大夾緊力。

        1.3由増力機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)夾緊的機(jī)構(gòu)

        1.3.1楔形夾緊/彈性松開(kāi)

        見(jiàn)圖6,該機(jī)構(gòu)夾緊是靠液壓活塞下移并拉緊一個(gè)楔塊,使楔塊兩端的夾緊片漲緊在夾緊槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)的,松開(kāi)是靠油缸活塞上移,使夾緊體上的變形槽回彈實(shí)現(xiàn)的。這種夾緊方式因楔塊的斜面有増力效應(yīng),油缸壓力不變,隨斜面角度的減小可以使夾緊力增大很多。

        1.3.2楔形+杠桿夾緊/液壓松開(kāi)

        見(jiàn)圖7,夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊是靠液壓活塞右移拉動(dòng)一個(gè)楔塊,然后楔塊通過(guò)斜面抬高杠桿右端,再通過(guò)杠桿臂將力放大后,將杠桿另一端下面的夾緊片壓緊在夾緊導(dǎo)軌上;松開(kāi)是靠液壓油缸活塞反向移動(dòng),楔塊左移使杠桿臂失去抬高的力,最終使夾緊片在夾緊導(dǎo)軌上松開(kāi)。這種夾緊方式比較復(fù)雜,但在楔塊和杠桿處經(jīng)過(guò)了兩次増力,可以使夾緊處達(dá)到很大的夾緊力。

        綜上分析,以上幾種都是在機(jī)床上常用的夾緊方式,其性能對(duì)比、用途等可見(jiàn)表1。

        2 配重墜落剎車(chē)機(jī)構(gòu)

        對(duì)于大型機(jī)床,有一些部件:如主軸箱、平衡重錘、可升降操作臺(tái)等,都是垂直升降運(yùn)動(dòng)的,這些部件重量輕的有1~2 t,重的10 t以上,其垂直升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)鋼絲繩或鏈條聯(lián)結(jié)后進(jìn)行升降的。其中,鋼絲繩或鏈條有安全隱患,一旦發(fā)生斷裂,就會(huì)發(fā)生墜落現(xiàn)象,引發(fā)機(jī)床損壞,甚至人身事故。所以,必須要有相應(yīng)的安全措施。

        本文介紹一種自動(dòng)安全剎車(chē)裝置(見(jiàn)圖8),可以起到防止重物突然墜落的安全保護(hù)作用。

        如圖8所示,升降機(jī)構(gòu)的提升鏈條下端固定在剎車(chē)體上,剎車(chē)體通過(guò)回轉(zhuǎn)軸固定在升降機(jī)構(gòu)上。且該剎車(chē)體為杠桿結(jié)構(gòu),回轉(zhuǎn)軸即為杠桿支點(diǎn),正常提升時(shí),鏈條的提升力通過(guò)回轉(zhuǎn)軸可以將杠桿另一端的碟形彈簧組壓縮,同時(shí)可使剎車(chē)片與剎車(chē)導(dǎo)軌脫離。當(dāng)鏈條突然斷裂時(shí),鏈條的提升力消失,則碟形彈簧力釋放,并推動(dòng)剎車(chē)體將剎車(chē)片壓緊在剎車(chē)導(dǎo)軌上,這樣產(chǎn)生反向摩擦力,可以使重物停止下落或減緩下落速度。圖中的調(diào)整螺母可以調(diào)整碟形彈簧的彈簧力大小,調(diào)整螺釘可以調(diào)整剎車(chē)片與剎車(chē)導(dǎo)軌的距離。

        表1夾緊機(jī)構(gòu)性能對(duì)比

        夾緊方式簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)復(fù)雜性失電夾緊應(yīng)用液壓力夾緊較復(fù)雜簡(jiǎn)單較復(fù)雜否用于落地銑鏜床的靜壓導(dǎo)軌用于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌用于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的直線(xiàn)導(dǎo)軌彈簧力夾緊較復(fù)雜簡(jiǎn)單是用于落地銑鏜床的靜壓導(dǎo)軌用于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌増力機(jī)構(gòu)夾緊復(fù)雜復(fù)雜否用于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌用于龍門(mén)類(lèi)或立車(chē)類(lèi)的橫梁升降導(dǎo)軌

        3 主軸拉刀力測(cè)量機(jī)構(gòu)

        對(duì)于各種金屬切削機(jī)床,多數(shù)切削刀具是靠刀柄連接到主軸前端的,而刀具的拉緊則是由主軸內(nèi)部的拉刀機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn),拉刀力過(guò)小則刀具在切削過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生脫落,發(fā)生加工事故;拉刀力過(guò)大則松開(kāi)時(shí)會(huì)增加松刀壓力油的壓力(目前典型的碟形彈簧夾緊、液壓油缸松開(kāi)結(jié)構(gòu)),所以有必要對(duì)主軸的拉刀力大小進(jìn)行測(cè)量,以檢測(cè)拉刀力是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。

        本文介紹一種簡(jiǎn)易的主軸拉刀力測(cè)量裝置(見(jiàn)圖9),可以很方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸拉刀力的測(cè)量。

        如圖9所示,測(cè)量裝置的油缸部分通過(guò)拉桿及拉釘拉緊在主軸前端(其中通過(guò)更換不同大小的拉桿和拉釘,可以適應(yīng)不同的主軸錐孔,比如7:24標(biāo)準(zhǔn)的ISO40/50/60等,或其他標(biāo)準(zhǔn)的錐孔)。然后將液壓系統(tǒng)提供的壓力油通入油缸入口,并調(diào)整液壓系統(tǒng)的減壓閥逐漸改變油缸中壓力油壓力的大小,當(dāng)油缸的液壓力與主軸拉刀力平衡時(shí)(可以通過(guò)拉桿露在油缸的外端部分觀察到動(dòng)作),這時(shí)記下液壓系統(tǒng)的輸出壓力P,然后再算出油缸活塞的截面積A,則可按公式F=PA,計(jì)算出主軸拉刀力F的大小。

        這種簡(jiǎn)易的拉刀力測(cè)量裝置在工廠(chǎng)車(chē)間可以很方便地實(shí)現(xiàn),其中油缸和拉桿部分通過(guò)車(chē)床等設(shè)備即可加工出來(lái),而液壓系統(tǒng)用手壓油泵、壓力表、液壓膠管、接頭等即可實(shí)現(xiàn)。

        以上3種機(jī)構(gòu)可用于龍門(mén)、銑鏜、立車(chē)等多種類(lèi)型的機(jī)床上。

        (編輯孫德茂)

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        ·名詞解釋·

        拉削加工拉削是一種高效率的加工方法。拉削可以加工各種截面形狀的內(nèi)孔表面及一定形狀的外表面。拉削的孔徑一般為8~125mm,孔的深徑比一般不超過(guò)5。但拉削不能加工臺(tái)階孔和盲孔。由于拉床工作的特點(diǎn),復(fù)雜形狀零件的孔(如箱體上的孔)也不宜進(jìn)行拉削。采用拉削加工方法,可以獲得較高的生產(chǎn)率和加工質(zhì)量。而且拉刀耐用度高,使用壽命長(zhǎng)。但拉刀制造復(fù)雜,成本高。而且拉削屬于封閉式切削,容屑、排屑和散熱均較困難,需重視對(duì)切屑的妥善處理。

        精密鍛壓在精度高、剛性好的鍛壓設(shè)備上使用精密模具制造無(wú)切削余量或少切削余量鍛件的工藝技術(shù)。精密鍛壓與普通模鍛相比,鍛件的模鍛斜度小、表面光潔、凹凸圓角半徑小、主要尺寸容差小。精密鍛壓工藝在航空航天工業(yè)中用于制造形狀復(fù)雜、壁薄、要求金屬流線(xiàn)分布合理和難切削材料的鍛件,例如,整體葉輪、葉片、鈦合金和高溫合金零件等。采用精密鍛壓可以節(jié)約貴重材料和切削工時(shí),減輕毛坯重量和提高產(chǎn)品性能。航空航天工業(yè)中常用的精密鍛壓方法有精密模鍛、等溫模鍛、超塑性等溫模鍛和多向模鍛等。

        表面質(zhì)量任何機(jī)械加工方法所得到的零件表面,實(shí)際上都不是完全理想的表面。它們的微觀幾何性質(zhì)和物理性質(zhì)都與理想表面有所差異,盡管這些差異值只是在很小的尺寸范圍內(nèi),卻嚴(yán)重影響著機(jī)械零件的使用性能(耐磨性、配合質(zhì)量、抗腐蝕性和疲勞強(qiáng)度等),從而影響著產(chǎn)品的使用性能和壽命。零件經(jīng)機(jī)械加工后的表面質(zhì)量包括兩個(gè)方面:表面粗糙度和已加工表面的加工硬度和殘余應(yīng)力。對(duì)于一般零件,主要規(guī)定其表面粗糙度的數(shù)值范圍。對(duì)于重要零件,則除了限制其表面粗糙度外,還要控制其表面層的加工硬化程度和深度,以及表面層殘余應(yīng)力的性能和大小。

        Mechanisms for clamping, braking and measuring used in machine tool

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        10.19287/j.cnki.1005-2402.2016.07.007

        郭興龍,主要從事數(shù)控機(jī)床的研發(fā)與設(shè)計(jì)工作。

        2016-01-26)

        160716

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